一种阳离子改性吸水助剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及纸张助剂，具体涉及一种阳离子改性吸水助剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着人们的生活质量不断的改善，人们对卫生纸、餐巾纸、面巾纸等需求量日益增大，对生活用纸的要求不断提高，需要改善纸品的吸水性、手感和提高表面柔软度。目前人工合成的湿润纸力增强剂包括聚乙烯酸盐系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等。然而，这些湿润纸力增强剂通过吸水基团单一地提高纸张吸水性，无法通过改变纤维的排列紧度降低纸浆用量，存在生产成本高、粘结成团和凝胶堵塞的问题。针对目前木材资源短缺的现状，如何在保证纸张品质的同时降低成本一直是造纸工业关注的重点。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本申请所述的一种阳离子改性吸水助剂，阳离子改性吸水助剂是一种具有亲水性基团和三维网络结构的功能高分子材料，通过在纤维与纤维间润涨，阻碍纤维间氢键的结合，起到支撑和蓬松的作用，形成疏松多孔的成纸，从而提高纸张挺度和吸水性。此外，吸水助剂可以使纸张增柔膨大，在较轻质量的同时保持原有纸的品质和厚度，减少纸浆使用量，可降低环境污染负荷和运输成本，节约能源。

2、本申请的目的通过下述技术方案实现：

3、本申请的第一目的，提供一种阳离子改性吸水助剂，包括酰胺中间体和环氧改性剂；

4、所述酰胺中间体和环氧改性剂的摩尔比，为酰胺中间体中的仲酰胺基与环氧改性剂中的环氧基的摩尔比为1:0.1～2；

5、所述酰胺中间体是具有仲胺基的多胺和不饱和酸反应而得；所述具有仲胺基的多胺和不饱和酸的摩尔比，为具有仲胺基的多胺中的仲胺基与不饱和酸中的单羧基的摩尔比，为2:1.1；

6、所述环氧改性剂为阳离子环氧改性剂。

7、进一步的，所述阳离子环氧改性剂为环氧氯丙烷、环氧丙基三甲基氯化铵中的至少一种。

8、进一步的，所述不饱和酸为十八酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。

9、进一步的，所述具有仲胺基的多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

10、本申请的第二目的，提供一种阳离子改性吸水助剂的制备方法，包括以下步骤：

11、采用具有仲胺基的多胺和不饱和酸进行反应，得到酰胺中间体；然后酰胺中间体与环氧改性剂进行阳离子化反应，最终在水的作用下形成均一乳液。

12、进一步的，所述采用具有仲胺基的多胺和不饱和酸进行反应，得到酰胺中间体，过程为：

13、将不饱和酸和具有仲胺基的多胺，在100℃～140℃下反应回流2h，获得聚酰胺中间体。

14、进一步的，所述酰胺中间体与环氧改性剂进行阳离子化反应，过程为：将环氧改性剂和酰胺中间体进行混合，在80℃的条件下反应2～3h。

15、进一步的，所述最终在水的作用下形成均一乳液，过程为：酰胺中间体与环氧改性剂进行阳离子化反应，反应结束后，加入水，形成10％～20％固含量乳液。

16、本申请的第三目的，提供上述阳离子改性吸水助剂的应用，将阳离子改性吸水助剂，作为添加剂应用于制纸工序。

17、进一步的，吸水助剂可以在制纸工序中的任一工序中添加。例如，可以在打浆前后、添加药品等的调和工序、抄纸前添加。使用本申请的吸水助剂使用量并无特别限定，通常，相对于纸浆100重量份，优选使用0.01～5重量份，更优选为0.1～2重量份。本申请的阳离子改性吸水助剂可以与通常在纸的制造中使用的各种公知添加剂并用。作为添加剂，可以列举例如施胶剂、湿润纸力增强剂、干燥纸力增强剂、树脂控制剂、腐浆控制剂、消泡剂、填料、颜料。

18、本申请的有益效果在于：

19、1.本申请的吸水助剂通过酰胺中间体中的氮与环氧改性剂进行开环反应，将二维氮原子扩充大量分支而三维化，同时通过阳离子化酰胺聚合物与纤维吸附，减弱纤维间氢键的生成，从而使其表现出多孔效果。此外，吸水助剂为自乳化体系，自身的稳定性良好，不需要添加乳化剂即可形成稳定乳液。

20、2.本申请制备得到的吸水助剂，作为制纸工序中的添加剂使用时，主要是在纤维与纤维间润涨，减少纤维间氢键的形成，起到支撑和蓬松的作用，使纸页的挺度得到提高。同时为了使吸水助剂能更好的定着在纤维上，阳离子性吸水助剂在纸浆纤维上吸附，由于电荷相斥而疏远纤维间的距离，阻止干燥脱水时微细纤维的交织，而达到膨松多孔的目的，提高吸水能力。

技术特征：

1.一种阳离子改性吸水助剂，其特征在于，包括酰胺中间体和环氧改性剂；

2.根据权利要求1所述的阳离子改性吸水助剂，其特征在于，所述阳离子环氧改性剂为环氧氯丙烷、环氧丙基三甲基氯化铵中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的阳离子改性吸水助剂，其特征在于，所述不饱和酸为十八酸、月桂酸、肉桂酸、油酸、丁二酸、戊二酸、己二酸中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的阳离子改性吸水助剂，其特征在于，所述具有仲胺基的多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种阳离子改性吸水助剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述采用具有仲胺基的多胺和不饱和酸进行反应，得到酰胺中间体，过程为：

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述酰胺中间体与环氧改性剂进行阳离子化反应，过程为：将环氧改性剂和酰胺中间体进行混合，在80℃的条件下反应2～3h。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述最终在水的作用下形成均一乳液，过程为：酰胺中间体与环氧改性剂进行阳离子化反应，反应结束后，加入水，形成10％～20％固含量乳液。

9.一种阳离子改性吸水助剂的应用，其特征在于，将权利要求1-4任一项所述的阳离子改性吸水助剂或权利要求5-8任一项所述的制备方法制备得到的阳离子改性吸水助剂，作为添加剂应用于制纸工序。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述添加剂包括施胶剂、湿润纸力增强剂、干燥纸力增强剂、树脂控制剂、腐浆控制剂、消泡剂、填料、颜料中的任一种或任几种。

技术总结
本发明涉及纸张助剂技术领域，具体涉及一种阳离子改性吸水助剂及其制备方法和应用。本申请公开了一种阳离子改性吸水助剂，包括酰胺中间体和环氧改性剂；所述酰胺中间体和环氧改性剂的摩尔比，为酰胺中间体中的仲酰胺基与环氧改性剂中的环氧基的摩尔比为1:0.1～2；所述环氧改性剂为阳离子环氧改性剂。本申请所述的阳离子改性吸水助剂是一种具有亲水性基团和三维网络结构的功能高分子材料，阳离子改性吸水助剂通过在纤维与纤维间润涨，阻碍纤维间氢键的结合，起到支撑和蓬松的作用，形成疏松多孔的成纸，从而提高纸张挺度和吸水性。

技术研发人员：李可心,刘文,潘好学,胡志滨
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>深圳市瑞成科讯实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29